eISSN: 2721-5717; pISSN: 2747-2124
https://journal.unhas.ac.id/index.php/zonalaut

## ZONA LAUT

## JURNAL INOVASI SAINS DAN TEKNOLOGI KELAUTAN
-spasi -Times New Roman 11 Italic- -spasi -Times New Roman 11 Italic-

## PENGARUH RADIUS MOORING LINE TERHADAP PENAMBATAN FPSO MENGGUNAKAN PENDEKATAN NUMERIK
Adhitya Arya Prayudha Kurniawan
Departemen Teknik Kelautan, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin, Indonesia Email: yudhakurniawan78383@gmail.com

## Abstrak
Floating  Production  Storage  and  Offloading (FPSO)  adalah  fasilitas  terapung  berbentuk  kapal  yang  digunakan untuk memproduksi sekaligus menjadi tempat penyimpanan sementara minyak bumi yang diambil ditengah lautan, dalam  pengoperasiannnya  FPSO  ditambat  menggunakan  tali  tambat  untuk membatasi  gerak  dari  fasilitas  tersebut. Sistem  tambat  ini  diperlukan  untuk  meredam  gerakan  dinamis  diakibatkan  beban  lingkungan  yang  diterima  oleh FPSO.  Penelitian  ini  dilakukan  untuk  menganalisa  karakteristik  gerakan  FPSO  yang  telah  ditambat  menggunakan sistem tambat menyebar ( Spread Mooring System ) dengan radius tambat tertentu serta tegangan yang diteima oleh tiap  tali  tambat  menggunakan  pendekatan  numerik  berbasis time  domain .  Metode  yang  digunakan  ialah  studi literatur  serta  pendekatan  numerik  dengan Boundary  Element  Method (BEM),  disimpulkan  bahwa  semakin  jauh radius tali tambat maka semakin kecil tegangan yang diterima oleh tiap tali tambat sehingga struktur menjadi lebih stabil.
Kata Kunci : Floating Production Storage and Offloading (FPSO), Tali tambat, Tegangan.

## Abstract
Floating Production Storage and Offloading (FPSO) is a floating facility in the form of a ship that is used to produce as well as a temporary storage of petroleum taken in the middle of the ocean, in its operation the FPSO is moored using  mooring  ropes  to  limit  the  motion  of  the  facility.  This  mooring  system  is  needed  to  reduce  dynamic movements  due  to  environmental  loads  received  by  the  FPSO.  This  study  was  conducted  to  analyze  the  motion characteristics of FPSO that have been moored using a Spread Mooring System with a certain mooring radius and the  stresses  received  by  each  mooring  line  using  a  time  domain  based numerical approach.  The method  used  is a literature  study  and  a  numerical  approach  with  the  Boundary  Element  Method  (BEM),  it  is  concluded  that  the further  the radius  of  the  mooring  line,  the  smaller  the  tension received  by  each  mooring rope  so  that  the  structure becomes more stable.
Kata Kunci : Floating Production Storage and Offloading (FPSO), Mooring Line, Tension

## 1. PENDAHULUAN
Dalam dunia eksplorasi minyak dan gas bumi di laut lepas, penggunaan Floating Production Storage and Offloading  (FPSO)  telah  menjadi  salah  satu  solusi  utama  untuk  melakukan  produksi  dan  penyimpanan sementara  minyak  bumi  di  tengah  lautan.  FPSO  merupakan  fasilitas  terapung  berbentuk  kapal  yang memegang  peranan  vital  dalam  industri  ini,  membutuhkan  sistem  penambatan  yang  efektif  untuk mengurangi gerakan dinamis akibat beban lingkungan yang diterima.
Pentingnya  penelitian  mengenai  pengaruh  radius  mooring  line  terhadap  penambatan  FPSO  tidak  dapat diabaikan.  Dengan  memahami  bagaimana  variasi  radius  mooring  line  memengaruhi  tegangan  pada  tali tambat  dan  respons  struktur  FPSO  terhadap  lingkungan  sekitar,  kita  dapat  meningkatkan  efisiensi, keamanan, dan stabilitas operasional FPSO di perairan lepas.
Dalam  konteks  ini,  penelitian  ini  bertujuan  untuk  menganalisis  karakteristik  gerakan  FPSO  yang  telah ditambat  menggunakan  sistem  penambatan  spread  mooring  dengan  variasi  radius  tertentu.  Melalui pendekatan  numerik  berbasis  Boundary  Element  Method  (BEM),  penelitian  ini  akan  memberikan wawasan  yang  mendalam  tentang  bagaimana  penentuan  radius  mooring  line  dapat  mempengaruhi dinamika struktur FPSO yang ditambat serta tegangan yang diterima oleh tiap tali tambat.
Dengan  memperdalam  pemahaman  tentang  pengaruh  radius  mooring  line  terhadap  penambatan  FPSO, diharapkan  penelitian  ini  dapat  memberikan  kontribusi  yang  signifikan  dalam  pengembangan  teknologi penambatan  FPSO,  meningkatkan  keamanan  operasional,  serta  memperluas  pengetahuan  dalam  bidang ini. Dengan demikian, penelitian ini memiliki relevansi yang tinggi dalam mendukung kemajuan industri kelautan dan minyak bumi di masa depan.
Gambar 1 . FPSO Armada Perkasa.

## 2. METODE PENELITIAN
Penilitian  ini  dilakukan  dengan  metode  studi  literatur  serta  menggunakan  pendekatan  numerik menggunakan  software  Boundary  Element  Method  (BEM).  Analisis  ini  dilakukan  untuk  mengetahui bagaimana respon mooring line serta gerak kapal FPSO terhadap radius mooring system. Pada dasarnya, struktur  terapung  memiliki  enam  derajat  kebebasan  yang  dibagi  menjadi  dua  kelompok,  yakni  gerak translasi  (surge:  arah  melintang  sumbu  X,  sway:  arah  transversal  sumbu  Y,  dan  heave:  arah  sumbu  Z) serta gerak rotasi (roll: rotasi sumbu X, pitch: rotasi sumbu Y, dan yaw: rotasi sumbu Z). Pada penelitian ini  digunakan  3  variasi  radius  mooring  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  yakni  2000  meter,  2200 meter dan 2400 meter. Pada pemodelan ini menggunakan 4 tali tambat dengan radius tertentu. Adpun batas toleransi yang diberikan terhadap gerak struktur terapung adalah sebagai berikut:
Tabel 1 . Kriteria Toleransi gerak struktur terapung.
Criteria Well Production Mean Heel Angle (deg) 2 Max Pitch (deg) 6 Lateral Acceleration (m/s^2) 0.20 x g =1.962 Raser Stroke +15 -10
Dimensi kapal yang digunakan adalah kapal Armada Perkasa yang berjenis FPSO dengan dimensi : Main Dimension LOA :   300  m B :   46.2 m H :   26.2 m T :   16.5 m
Data karakteristik laut yang digunakan yakni data lingkungan dari Blok Masela, yakni:
Data Lingkungan Blok Masela Angin : 16.91 m/s Arus : 0.5     m/s Gelombang : 2.5     m
Adapun mooring line yang digunakan pada 3 variasi radius yakni :
#1 Mooring Data Radius 2000 m Mass / Unit Length : 264.5 kg/m Equivalent Diameter : 0.115 m Section Length : 2100  m Stiffness : 1060000000 N Maximum Tension : 10300000 #2 Mooring Data Radius 220 m Mass / Unit Length : 264.5 kg/m Equivalent Diameter : 0.115 m Section Length : 2300 m Stiffness : 1060000000 N Maximum Tension : 10300000 #3 Mooring Data Radius 240 m Mass / Unit Length : 264.5 kg/m Equivalent Diameter : 0.115 m Section Length : 2500 m Stiffness : 1060000000 N Maximum Tension : 10300000
Gambar 2 . Konfigurasi mooring line pada FPSO.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari  data  yang  diperoleh  diatas  diperlukan  pengolahan  data  menggunakan  software  Ansys  AQWA berbasis Boundary Element Method (BEM) untuk dapat mengetahui bagaimana respon struktur terhadap beban  lingkungan  serta  respon  tiap  tali  tambat  pada  beberapa  variasi  radius  yang  telah  ditentukan sebelumnya.  Adapun  yang  akan  dianalisis  yakni  respon  FPSO  yang  telah  ditambat  terhadap  beban  luar serta tegangan dan tegangan tiap tali tambat pada beberapa variasi.

## Response Amplitude Operator (RAO)
Response  Amplitude  Operator  (RAO)  adalah  fungsi  yang  digunakan  untuk  mengetahui  respon  yang  akan dialami  oleh  struktur  terapung  akibat  gaya  gelombang  dalam  rentang  frekuensi  yang  mengenai  lambung struktur.  RAO  juga  dapat  diartikan  sebagai  hubungan  antara  amplitudo  respon  struktur  terhadap  amplitudo gelombang. Adapun bentuk umum persamaan RAO dalam fungsi frekuensi antara lain:

## Dimana : Φa : Amplitudo respon gerakan [m] atau [deg] ζa : Amplitudo gelombang [m]
Berikut adalah nilai Response Amplitude Operator yang diperoleh dari software Ansys AQWA dengan arah pembebanan pada sudut 0 derajat, 45 derajat, 90 derajat, 135 derajat, dan 180 derajat, terhadap enam derajat kebebasan (Six Degrees of Freedom)  meliputi Surge (X), Sway (Y), Heave (Z), Roll (RX), Pitch (RY), dan Yaw (RZ).
Gambar 3 . RAO Terhadap Sumbu X (Surge). Gambar 4 . RAO Terhadap Sumbu Y (Sway).
Gambar 6 . RAO Terhadap Sumbu Z (Heave). Gambar 7 . RAO Terhadap Sumbu RX (Roll).
Gambar 6 . RAO Terhadap Sumbu RY (Pitch).
Gambar 7 . RAO Terhadap Sumbu RZ (Yaw).
Grafik  diatas  adalah  nilai  dari  Response  Amplitude  Operator  (RAO)  pada  tiap  6  derajat  kebebasan  yang diperoleh  menggunakan  software  Ansys  AQWA.  Dari  grafik  diatas  dapat  kita  ketahui  bagaimana  respon gerak  struktur  terhadap  beban  lingkungan  yang  ada  di  Blok  Masela  berbagai  sumbu  derajat  kebebasan dengan  arah  pembebanan  yang  berasal  dari  sudut  0  derajat,  45  derajat,  90,  derajat,  135  derajat,  serta  180 derajat.

## Hydrostatic Data
Hydrostatic data adalah nilai  yang  memperlihatkan bagaimana karakteristik struktur terapung yang tercelup didalam  air.  Adapun  hasil  perhitungan  yang  diperoleh  dari  software  Ansys  AQWA  adalah  sebagai  berikut.
Surge acceleration adalah gerak struktur terapung terhadap sumbu x dikarenakan adanya beban lingkungan, adapun kriteria yang telah ditentukan pada surge acceleration ialah 0.2 x 9.81 = 1.962 m/s^2. Sehingga diperoleh grafik pada 3 variasi radius tambat, yakni: radius 2000m, radius 2200m, dan 2400m selama 100 s
Gambar 8. Surge pada radius tambat 2000m.
Gambar 9. Surge pada radius tambat 2200m.
Gambar 10. Surge pada radius tambat 2400m.
Berdasarkan hasil yang diperoleh diatas dapat diketahui bagaimana pergerakan kapal FPSO  terhadap sumbu X setelah ditambat dengan berbagai variasi radius mooring line.

## Max Pitch Angle
Max  pitch  angle  adalah  gerak  struktur  terapung  terhadap  sumbu  RY  dikarenakan  gaya-gaya  luar,  adapun kriteria  yang  telah  ditetapkan  ialah  6  derajat.  Berikut  adalah  grafik  yang  diperoleh  dari  pemodelan  Ansys AQWA terhadap 3 variasi radius mooring selama 100 s.
Gambar 11 . Max Pitch pada radius tambat 2000m. Gambar 12 . Max Pitch pada radius tambat 2200m

## Gambar 13 . Max Pitch pada radius tambat 2400m.
Berdasarkan hasil yang diperoleh diatas dapat diketahui bagaimana respon gerak strutur terapung terhadap sumbu RY setelah ditambat dengan berbagai variasi radius mooring line.

## Mean Heel Angle
Mean Heel angle adalah gerak struktur terapung terhadap sumbu RX (gerak roll) yang diakibatkan beban lingkungan, adapun kriteria yang telah ditetapkan ialah 2 derajat. Berikut adalah grafik yang diperoleh terhadap 3 variasi radius mooring selama 100 s.
Gambar 14 . Mean Heel pada radius tambat 2000m.   ` Gambar 15 . Mean Heel pada radius tambat 2200m.
Gambar 16 . Mean Heel pada radius tambat 2400m
Berdasarkan hasil yang diperoleh diatas dapat diketahui bagaimana respon gerak strutur terhadap sumbu RX (gerak roll) setelah ditambat dengan 3 variasi radius mooring line.

## Riser Stroke
Riser  stroke  adalah  gerak  struktur  terapung  terhadap  sumbu  z  (gerak  heave)  dikarenakan  adanya  beban lingkungan, adapun kriteria yang telah ditentukan pada riser stroke ialah batas atas 15 dan batas bawah -10. Adapun grafik yang diperoleh terhadap 3 variasi radius mooring selama 100s sebagai berikut.
Gambar 17 . Riser Stroke pada radius tambat 2000m. Gambar 18 . Riser Stroke pada radius tambat 2200m.
Gambar 19 . Riser Stroke pada radius tambat 2400m.
Berdasarkan hasil yang diperoleh diatas dapat diketahui bagaimana pergerakan kapal FPSO terhadap sumbu Z setelah ditambat dengan berbagai variasi radius mooring line.

## Mooring Line Tension
Mooring  line  tension  atau  tegangan  tali  tambat  adalah  hal  yang  sangat  penting  untuk  mengetahui  besaran tekanan  yang  diterima  oleh  tiap  tali  tambat,  dengan  mengetahui  tension  dari  tiap  mooring  line  kita  dapat mengetahui seberapa lama tali tambat itu dapat bertahan sehingga kita lebih dapat memaksimalkan umur dari teknologi  tambat  tersebut.  Berikut  adalah  tension  mooring  line  yang  diperoleh  pada  tiap  variasi  radius mooring line dengan rentang waktu 100s menggunakan software Ansys AQWA.
Gambar 20 . Tension pada radius tambat 2000m. Gambar 21 . Tension pada radius tambat 2200m.
Gambar 22 . Tension pada radius tambat 2400m.
Dari grafik yang dihasilkan diatas menggunakan software Ansys AQWA, kita dapat mengetahui bagaimana tekanan yang diterima oleh tiap mooring line pada beberapa variasi radius yang berbeda, sehingga kita dapat mengetahui karakteristik yang diterima oleh mooring line pada setiap radius yang berbeda.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil analisis yang telah dilakukan menggunakan pendekatan numerik dengan software berbasis Boundary  Element  Method  (BEM)  terhadap  3  variasi  radius  mooring  yang  berbeda,  kita  dapat  mengambil kesimpulan bahwa penentuan radius mooring line dapat mempengaruhi dinamika struktur bangunan terapung yang  ditambat  serta  berpengaruh  pula  terhadap  tegangan  tiap  tali  tambat.  Dari  beberapa  grafik  yang  telah diperoleh  kita  dapat  melihat  bahwa  semakin  jauh  radius  mooring  yang  kita  gunakan  maka  semakin  stabil pergerakan  struktur  bangunan  terapung,  begitu  pula  dengan  tension  atau  tegangan  yang  diterima  tiap  tali tambat  semakin  jauh  radius  tambatnya  maka  tekanan  yang  diterima  tiap  mooring  line  akan  semakin  kecil sehingga  dapat  memperpanjang  umur  dari  teknologi  tambat  tersebut,  sehingga  kita  dapat  merencanakan radius  yang  sesuai  dengan  struktur  terapung  yang  hendak  dioperasikan    sesuai  dengan  karakterisrik  dari lokasi penginstalannya.
Berdasarkan penelitian yang dilakukan mengenai pengaruh radius mooring line terhadap penambatan FPSO menggunakan pendekatan numerik, beberapa kesimpulan dapat diambil:
1. Penentuan radius mooring line mempengaruhi dinamika struktur bangunan terapung yang ditambat serta tegangan  tiap  tali  tambat.  Semakin  jauh  radius  mooring  line,  tegangan  yang  diterima  oleh  tiap  tali tambat cenderung lebih rendah, sehingga struktur menjadi lebih stabil.
2. Analisis numerik dengan pendekatan Boundary Element Method (BEM) memberikan pemahaman yang lebih mendalam tentang respon mooring line dan gerak kapal FPSO terhadap radius mooring system.
3. Grafik hasil analisis menunjukkan bahwa semakin jauh radius mooring yang digunakan, semakin stabil pergerakan  struktur  bangunan  terapung.  Tekanan  yang  diterima  oleh  tiap  mooring  line  juga  cenderung lebih rendah, memperpanjang umur dari teknologi tambat tersebut.
4. Kesimpulan  ini  memberikan  wawasan  penting  bagi  perencanaan  pengoperasian  struktur  terapung,  di mana  pemilihan  radius  mooring  line  yang  sesuai  dapat  meningkatkan  stabilitas  struktur  dan meminimalkan tegangan yang diterima oleh tali tambat.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
[1] A.  H.  Fajar,  D.  Chrismianto,  dan  E.  S.  Hadi,  “Studi  Analisa  Slamming  &  Deck  Wetness  Akibat Gerakan  Heaving  –  Pitching  Coupling  &  Gerakan  Non-Linier  Rolling  (Studi  Kasus  Kapal  MT. Pandan),” Jurnal Teknik Perkapalan,Vol. 5, Universitas Diponegoro, 2017.
[2] B.  Hariyanto,  “Analisis  Tegangan  Mooring  Line  Pada  Single  Point  Mooring  Calm  Bouy  Cilacap,” Departemen Teknik Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, 2018
[3] F. M. Assidiq, D. Paroka, M. Z. M. Alie, dan Syerly  Klara, “Fatigue  Analysis Of Catenary Mooring System due to Harsh Environment in Head Seas,” EPI int. Journal of Engineering, Vol.1, 2018.
[4] M. I. Afdhal, B. Untung  dan I. P. Mulyatno, “Optimasi Disain Spread Mooring Dengan Konfigurasi Variasi Line Terhadap Six Degrees Of Freedom (DOF) Olah Gerak Pada Kapal Floating Storage And Offloading (FSO),” Jurnal Teknik Perkapalan,Vol. 7, Universitas Diponegoro, 2019.